Os detectores de ondas gravitacionais abriram uma nova janela para o universo medindo as ondulações no espaço-tempo produzidas pela colisão de buracos negros e estrelas de nêutrons, mas são, em última análise, limitados pelas flutuações quânticas induzidas pela luz refletida nos espelhos. LSU Ph.D. o ex-aluno de física Jonathan Cripe e sua equipe de pesquisadores LSU conduziram um novo experimento com cientistas da Caltech e Thorlabs para explorar uma maneira de cancelar essa retrocesso quântica e melhorar a sensibilidade do detector.

Em um novo jornal em Revisão Física X , os pesquisadores apresentam um método para remover a retrocesso quântica em um sistema simplificado usando um espelho do tamanho de um cabelo humano e mostram que o movimento do espelho é reduzido de acordo com as previsões teóricas. A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation.

Apesar de usar espelhos de 40 quilogramas para detectar ondas gravitacionais que passam, flutuações quânticas de luz perturbam a posição dos espelhos quando a luz é refletida. À medida que os detectores de ondas gravitacionais continuam a ficar mais sensíveis com atualizações incrementais, esta retrocesso quântica se tornará um limite fundamental para a sensibilidade dos detectores, dificultando sua capacidade de extrair informações astrofísicas de ondas gravitacionais.

"Apresentamos uma bancada de teste experimental para estudar e eliminar a retrocesso quântica, "Cripe disse." Realizamos duas medições da posição de um objeto macroscópico cujo movimento é dominado pela retrocesso quântica e mostramos que, fazendo uma simples mudança no esquema de medição, podemos remover os efeitos quânticos da medição de deslocamento. Ao explorar as correlações entre a fase e a intensidade de um campo óptico, a retracção quântica é eliminada. "

Garrett Cole, gerente de tecnologia da Thorlabs Crystalline Solutions (a Crystalline Mirror Solutions foi adquirida pela Thorlabs Inc. no ano passado), e sua equipe construiu os espelhos micromecânicos de uma multicamada epitaxial consistindo em GaAs e AlGaAs alternados. Uma fundição externa, IQE Carolina do Norte, cresceu a estrutura de cristal enquanto Cole e sua equipe, incluindo os engenheiros de processo Paula Heu e David Follman, fabricou os dispositivos na instalação de nanofabricação da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

"Ao realizar essa medição em um espelho visível a olho nu - em temperatura ambiente e em frequências audíveis ao ouvido humano - trazemos os efeitos sutis da mecânica quântica para mais perto do reino da experiência humana, "disse o candidato a Ph.D. da LSU Torrey Cullen." Ao silenciar o sussurro quântico, agora podemos ouvir as notas mais sutis da sinfonia cósmica. "

"Esta pesquisa é especialmente oportuna porque o Observatório de Ondas Gravitacionais de Interferômetro a Laser, ou LIGO, acabaram de anunciar no mês passado na Nature que viram os efeitos do ruído de pressão da radiação quântica no observatório LIGO Livingston, "disse Thomas Corbitt, professor associado do Departamento de Física e Astronomia da LSU.

O esforço por trás desse papel, "Correlações quânticas entre a luz e os espelhos de quilograma de massa do LIGO, "foi liderado por Nergis Mavalvala, reitor da Escola de Ciências do MIT, bem como o estudioso de pós-doutorado Haocun Yu e o cientista pesquisador Lee McCuller, ambos no Instituto MIT Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial.

"O ruído da pressão da radiação quântica já está saindo do piso de ruído no Advanced LIGO, e em pouco tempo, será uma fonte de ruído limitante em detectores GW, "Disse Mavalvala." Observações astrofísicas mais profundas só serão possíveis se pudermos reduzi-las, e este belo resultado do grupo Corbitt na LSU demonstra uma técnica para fazer exatamente isso. "